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溶組織內(nèi)阿米巴（Entamoeba histolytica）正在攻擊人類白細(xì)胞（圖片來源：Katherine Ralston）

“它能殺死你扔給它的任何人類細(xì)胞，連白細(xì)胞也不例外?！痹诿枋鋈芙M織內(nèi)阿米巴（Entamoeba histolytica）時(shí)，南加利福尼亞大學(xué)的微生物學(xué)和分子遺傳學(xué)副教授凱瑟琳·羅爾斯頓（Katherine Ralston）說道。

溶組織內(nèi)阿米巴是一種單細(xì)胞寄生蟲，主要寄生在人的腸道，但也可能入侵其他的器官和組織，比如大腦和肺部。全球每年大約有 5000 萬人感染溶組織內(nèi)阿米巴。在衛(wèi)生條件不佳的地區(qū)，溶組織內(nèi)阿米巴傳播較廣泛，可能導(dǎo)致 80% 的嬰兒都受到感染。

雖然大多數(shù)情況下，感染溶組織內(nèi)阿米巴的人僅會出現(xiàn)輕度腹瀉甚至沒有癥狀，但它也可能導(dǎo)致大面積的腸潰瘍，或者侵襲其他器官并造成致命的膿腫，比如肝膿腫。因此，每年有約 7 萬人會因溶組織內(nèi)阿米巴感染而死亡。

溶組織內(nèi)阿米巴的種加詞 histolytica 是“溶解組織”的意思，因?yàn)樗鼤粩鄽⑺雷约核龅降娜祟惣?xì)胞，在感染的器官中讓組織潰爛，形成膿腫。

2011 年，還是博士后的羅爾斯頓開始接觸有關(guān)溶組織內(nèi)阿米巴的研究。在此之前，許多科學(xué)家認(rèn)為，溶組織內(nèi)阿米巴會通過向細(xì)胞注射毒素來殺死細(xì)胞，并且將其當(dāng)作自己的食物。然而，通過顯微鏡觀察，羅爾斯頓發(fā)現(xiàn)了截然不同的故事。

她發(fā)現(xiàn)，溶組織內(nèi)阿米巴并不會分泌所謂的毒素殺死細(xì)胞，也并沒有將遇到的人類細(xì)胞當(dāng)作食物。它們會不斷“啃咬”人體內(nèi)的細(xì)胞，直到細(xì)胞死亡——即“阿米巴胞啃”（amoebic trogocytosis, 源自希臘語 trogo，意為“啃食”）。但在細(xì)胞死亡后，溶組織內(nèi)阿米巴就不會再理會這個(gè)死掉的細(xì)胞，而是轉(zhuǎn)而去啃咬其他的活細(xì)胞，仿佛只是單純地在享受殺戮。

通過顯微鏡觀察，“你可以看到被撕開的人類細(xì)胞的小碎片，”羅爾斯頓說，“這些被啃食掉的細(xì)胞碎片在顯微鏡下發(fā)出綠色的熒光，還有一部分在溶組織內(nèi)阿米巴體內(nèi)聚集。”

2014 年，羅爾斯頓的這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了《自然》（Nature）上，她在論文中推測，溶組織內(nèi)阿米巴在人體內(nèi)的主要食物來源可能不是人體細(xì)胞，而是腸道菌群。

但溶組織內(nèi)阿米巴為何只是“咬死”細(xì)胞，而不吃掉，它到底圖什么呢？

溶組織內(nèi)阿米巴主要通過被污染的水源進(jìn)入人體，并在腸道中定植，但也可能通過血液轉(zhuǎn)移到其他器官，最常見的是肝臟。通常來說，人體對于入侵的外來寄生蟲，有一定的防御機(jī)制。其中一個(gè)很重要的防御系統(tǒng)便是“補(bǔ)體”（complement），這是廣泛存在于血清、組織液和細(xì)胞膜表面的蛋白質(zhì)反應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)有病原體入侵時(shí)，它就會被激活，刺激免疫系統(tǒng)清除病原體。

然而， 在 2022 年發(fā)表于 mBio 上的一項(xiàng)研究中，羅爾斯頓的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在溶組織內(nèi)阿米巴啃咬人類細(xì)胞之后，會對補(bǔ)體蛋白產(chǎn)生提抗力，從而逃過免疫系統(tǒng)的攻擊。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，沒有咬過人類細(xì)胞的溶組織內(nèi)阿米巴在體外接觸人類血清，很容易在血清中免疫物質(zhì)的影響下被裂解。然而， 如果它們曾經(jīng)咬過人類細(xì)胞，就可以抵御血清中免疫物質(zhì)的攻擊，而且它咬過的細(xì)胞越多，抵御能力就越強(qiáng)。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，溶組織內(nèi)阿米巴之所以要啃咬人類細(xì)胞使其死亡，其實(shí)是為了獲取這些細(xì)胞質(zhì)中的內(nèi)容物。具體來說，啃咬了人類細(xì)胞后，溶組織內(nèi)阿米巴就可以將人類細(xì)胞中的補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白（比如 CD55 和 CD46）放在自己的細(xì)胞表面作為“偽裝”，而這些補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白就可以幫助它們逃過補(bǔ)體的識別和攻擊。

圖片來源：Ruyechan et al, 2024

而在最近發(fā)布于預(yù)印本網(wǎng)站 bioRxiv 上的一項(xiàng)新研究中，羅爾斯頓的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究了溶組織內(nèi)阿米巴抵抗補(bǔ)體的能力。她們發(fā)現(xiàn)，咬過人類細(xì)胞并將人類補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白展示在自身體表的溶組織內(nèi)阿米巴，甚至可以抵抗小鼠血清中補(bǔ)體的攻擊——盡管人類和小鼠屬于不同的物種。

羅爾斯頓花費(fèi)了數(shù)年時(shí)間，探究了溶組織內(nèi)阿米巴如何通過“阿米巴胞啃”殺死人類細(xì)胞，以及如何在這個(gè)過程中利用人類細(xì)胞中的蛋白質(zhì)來逃避人體免疫系統(tǒng)的攻擊。除此之外，羅爾斯頓和其他科學(xué)家也一直致力于研究溶組織內(nèi)阿米巴的基因組，試圖從中找尋靈感，研制出可用于治療或預(yù)防溶組織內(nèi)阿米巴的疫苗和藥物。

“所有寄生蟲的研究都還不夠深入，但溶組織內(nèi)阿米巴尤其神秘?！?/span>羅爾斯頓說道。溶組織內(nèi)阿米巴的基因組比沙門氏菌大 5 倍，比艾滋病病毒大 2500 倍，對其進(jìn)行分析需要依賴于生物信息學(xué)的多年技術(shù)發(fā)展。

在 2021 年發(fā)表于《公共科學(xué)圖書館·病原體》（PLOS Pathogens）的研究中，羅爾斯頓和合作者開發(fā)了一種 RNAi 文庫，可以用于探究溶組織內(nèi)阿米巴的多個(gè)基因。而在今年 5 月份發(fā)表于 Trends in Parasitology 的封面文章中，她的研究團(tuán)隊(duì)又提出了一個(gè)完整的計(jì)劃，利用 RNAi 系統(tǒng)快速識別溶組織內(nèi)阿米巴執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)（比如“阿米巴胞啃”）時(shí)所需的基因，他們主張結(jié)合基因編輯技術(shù)，找到特定基因的工作方式。

“ 科學(xué)是一個(gè)不斷構(gòu)建的過程 ，”羅爾斯頓說道，“ 你必須不斷探索新的工具，直到最終準(zhǔn)備好發(fā)現(xiàn)（針對溶組織內(nèi)阿米巴）新的治療方法 ?！?/span>

責(zé)編：張春祥

一審：張春祥

二審：楊丹

三審：楊又華

來源：科普中國